論證教學模式在高中生物教學中的實踐

鄭芳君　胡淦

摘要：論證教學是進行探究性學習的一種有效方法。教師根據Toulmin論證模型，指導學生論證DNA是主要遺傳物質的主張。該教學模式有助于學生主動建構知識，培養學生科學探究能力。

關鍵詞：論證教學；讓教與學；遺傳物質證據

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）03-0107

生物科學作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的。探究是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一。論證是科學探究中常用的方法，開展論證教學有利于培養學生尊重事實、證據的理性思維和勇于探索的科學精神。

一、論證教學的依據

1. 論證的定義

關于論證的定義有許多不同說法，綜合起來比較認同的是：論證是一種推理的歷程，藉著提出具有合理性的理由及支持理論，使資料與結論之間產生合理的連結并經由對話的方式來產生共識，解決問題與爭端。

2. 論證教學的模式

美國當代著名思想家圖爾敏（Toulmin）提出了著名的Toulmin論證模型（如下圖）。

該模型包括主張、資料、理由、支持、反例、限定條件等六大因素。（1）主張，是在論證中試圖證明和維護的正當的結論；（2）資料，是論證的基礎，也是任何研究或推斷開始時必需的材料或信息，是在回應對主張質疑時所要引用的事實；（3）理由，是連接資料與主張的橋梁，是更一般性的證據，是一個從資料到主張的辯護；（4）支持，當人們對理由本身有疑問時，需要對理由的合理性加以說明，提出支持理由的支持因素；（5）反例，是削弱論證效果的證據和理由，是阻止從理由得出主張的因素；（6）限定條件，有些情形下，例如反例的存在情況下，必須附加“一定的限制條件”主張才能成立。前三個元素屬于基本要素，每個論證中都會出現，構成論證的基本構架。后三個屬于補充要素，不要求在所有的論證中都出現。

二、論證教學的基本過程

1. 聯系課文，提出主張

教師聯系課文，設疑引入。“人類對遺傳現象、遺傳規律的探究一直沒有停止，并且還在不斷深入。當初摩爾根雖然證明了染色體是基因的載體，但是基因的化學構成是什么？”教師提供一張染色體的化學組成圖片，圖片中有染色體成分的標注。引導學生觀察分析染色體的化學成分，可以得出染色體的主要成分是DNA和蛋白質。研究表明，在染色體行使功能時，DNA更加具備作為遺傳物質的主要特性，也就是說DNA是遺傳物質。

2. 設置問題，引導論證

教師再次設問：“為什么說DNA是遺傳物質，作為遺傳物質必須具備哪些條件？”學生根據課本小資料中“DNA是遺傳物質的間接證據”分組討論遺傳物質的特點，然后各組派代表闡述討論的結果，在教師的引導下，最后形成共識。作為遺傳物質一般要具備以下條件：（1）能準確地進行自我復制，傳遞給下一代。（2）要有儲存大量遺傳信息的能力。（3）結構要比較穩定，不容易被破壞。（4）能控制生物的性狀和代謝。教師追問學生：如何證明DNA是遺傳物質？教師引導學生做出一般性的推論，設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地觀察DNA或蛋白質的作用。

3. 呈現資料，支持主張

教師讓學生認真閱讀教材中“DNA是遺傳物質的兩個直接證據”，即肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗。

（1）肺炎雙球菌轉化實驗

為了深入理解轉化實驗，在閱讀教材時，引導學生思考一些問題：①肺炎雙球菌轉化實驗的實驗材料是什么？②肺炎雙球菌的“活體轉化實驗”是如何進行的，實驗結果如何，根據這個實驗結果，你能得出什么推論？③肺炎雙球菌的“離體轉化實驗”是如何進行的，實驗設計的關鍵方法是什么？實驗結果如何？④根據實驗結果，你能得出什么結論？

在學生閱讀的基礎上，學生分組討論，并完成學案中的相關內容，如實驗材料R型菌與S型菌的比較。讓學生深入分析活體轉化實驗的四組小鼠實驗，從而可以推理出，在加熱殺死的S菌中必然存在某種“轉化因子”使R菌轉化為有毒的S菌。

教師追問“轉化因子是什么？是DNA嗎？”，學生討論回答“離體轉化實驗”設計的關鍵方法：從活體的S型菌中抽提出DNA、蛋白質等物質，分別與R型菌混合，單獨地觀察它們的作用，只有其中的DNA組把R型菌轉化為S型菌。后來的研究不斷證實，DNA提取純度越高，轉化效率就越高。根據實驗結果，師生共同推斷：DNA是遺傳物質。

（2）噬菌體侵染細菌的實驗

教師引導學生帶著問題認真閱讀“噬菌體侵染細菌的實驗”的活動資料，使學生充分關注資料所提供的信息，特別是實驗過程示意圖的分析。引導學生對實驗材料、實驗過程和結果進行討論，討論時抓住因果之間的內在邏輯關系。教師可以預先設置一些問題：為什么要用同位素標記？標記什么元素？實驗過程中攪拌和離心的目的是什么？這個實驗設計的思路是什么？

最后，師生共同總結，本實驗采用專門寄生在細菌體內的病毒——噬菌體和細菌為實驗材料，噬菌體成份簡單，由DNA和蛋白質構成的；用同位素35S和32P分別標記不同噬菌體的蛋白質和DNA，然后分別侵染未標記的細菌，實驗結果35S的蛋白質在上清液中，32P的DNA在沉淀中，這也說明了DNA 進入了細菌細胞內，蛋白質沒有進入。細菌內新合成的噬菌體是根據噬菌體DNA合成的。

噬菌體侵染細菌的實驗進一步證明了DNA是遺傳物質。

4. 引入反例，限定條件

論證到此，學生就會覺得DNA是遺傳物質，遺傳物質就是DNA。隨著對病毒研究的深入，科學家發現許多病毒中含有RNA，卻沒有DNA。教師引導學生閱讀教材中“煙草花葉病毒的感染和重建實驗”，證明了在只有RNA而沒有DNA的病毒中，RNA是遺傳物質。

師生討論得出：DNA是主要遺傳物質。病毒的遺傳物質是DNA或RNA，有細胞結構生物的遺傳物質是DNA。

三、論證教學的反思

1. 論證教學有助于學生主動建構知識

論證教學是高中生物課堂“讓教于學”的策略之一。它改變了“以教師教授為主，學生被動接受”的課堂模式，轉換了教師的角色定位，教師從知識傳授權威轉為學生學習的引路人和學習方法的指導者。教師在課堂教學過程中給學生呈現資料，引導學生思考、探索，在關鍵環節共同討論，幫助學生主動建構知識。

2. 論證教學可以增加同伴互助

論證教學時需要組建“研究共同體”，組內成員圍繞學習任務分工與合作，搜集資料，分析推理，發表主張，質疑反駁，限定條件，共同完成論證教學活動，培養了學生交流合作的能力。

3. 論證教學有利于培養學生的科學探究能力

論證能力可視為科學素養的關鍵能力之一。論證教學可以促使學生像科學家那樣收集整理資料，提出自己的主張，與同伴開展深層次地討論、質疑、反駁，從而更清晰地知道生物核心概念的建立過程，有助于學生更好地掌握生物核心概念，同時也培養了學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力等。

（作者單位：浙江省慈溪中學 315300）